Radiofrecuencia

El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3 Hz y unos 300 GHz. El hertzio es la unidad de medida de la frecuencia de las ondas radioeléctricas, y corresponde a un periodo por segundo. Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena.

Clasificación

La radiofrecuencia se puede dividir en las siguientes bandas del espectro:

Nombre	Abreviatura inglesa	Banda ITU	Frecuencias	Longitud de onda
			Inferior a 3 Hz	> 100.000 km
Extra baja frecuencia Extremely low frequency	ELF	1	3-30 Hz	100.000 km – 10.000 km
Super baja frecuencia Super low frequency	SLF	2	30-300 Hz	10.000 km – 1000 km
Ultra baja frecuencia Ultra low frequency	ULF	3	300–3000 Hz	1000 km – 100 km
Muy baja frecuencia Very low frequency	VLF	4	3–30 kHz	100 km – 10 km
Baja frecuencia Low frequency	LF	5	30–300 kHz	10 km – 1 km
Media frecuencia Medium frequency	MF	6	300–3000 kHz	1 km – 100 m
Alta frecuencia High frequency	HF	7	3–30 MHz	100 m – 10 m
Muy alta frecuencia Very high frequency	VHF	8	30–300 MHz	10 m – 1 m
Ultra alta frecuencia Ultra high frequency	UHF	9	300–3000 MHz	1 m – 100 mm
Super alta frecuencia Super high frequency	SHF	10	3-30 GHz	100 mm – 10 mm
Extra alta frecuencia Extremely high frequency	EHF	11	30-300 GHz	10 mm – 1 mm
			Por encima de los 300 GHz	< 1 mm

A partir de 1 GHz las bandas entran dentro del espectro de las microondas. Por encima de 300 GHz la absorción de la radiación electromagnética por la atmósfera terrestre es tan alta que la atmósfera se vuelve opaca a ella, hasta que, en los denominados rangos de frecuencia infrarrojos y ópticos, vuelve de nuevo a ser transparente.

Las bandas ELF, SLF, ULF y VLF comparten el espectro de la AF (audiofrecuencia), que se encuentra entre 20 y 20000 Hz aproximadamente. Sin embargo, éstas se tratan de ondas de presión, como el sonido, por lo que se desplazan a la velocidad del sonido sobre un medio material. Mientras que las ondas de radiofrecuencia, al ser ondas electromagnéticas, se desplazan a la velocidad de la luz y sin necesidad de un medio material.

Historia

El primer sistema práctico de comunicación mediante ondas de radio fue el diseñado por el italiano Guglielmo Marconi, quien en el año 1901 realizó la primera emisión trasatlántica radioeléctrica, mediante ondas electromagnéticas, dando lugar a lo que entonces se denominó telegrafía sin hilos.

Otros inventores, como Ørsted, Faraday, Hertz, Tesla, Edison habían realizado anteriormente estudios y experimentos en este campo, los cuales sirvieron de base a Marconi, o eso dicen.^{[cita requerida]}

Transmisión y recepción

Las ondas hertzianas (llamadas así en honor a su descubridor) se propagan en el aire a la velocidad de la luz (300 mil kilómetros por segundo). Pero hay todo un proceso antes de que la señal se transforme en “ondas".

El emisor tiene como función producir una onda portadora, cuyas características son modificadas en función de las señales (sonido o video) a transmitir. Propaga la onda portadora así modulada.

El receptor capta la onda y la «remodula» para hacer llegar al espectador auditor tan solo la señal transmitida. En el sistema de modulación de amplitud (AM), la señal (de baja frecuencia) se superpone a la amplitud de ondas hertzianas portadora (de alta frecuencia). En el sistema de modulación de frecuencia (FM), la amplitud de la onda portadora se mantiene constante, pero la frecuencia varia según la cadencia de las señales moduladoras. Este sistema permite eliminar parásitos e interferencias, y reproduce el sonido con mayor fidelidad. ^{[cita requerida]}

Usos de la radiofrecuencia

Uno de sus primeros usos fue en el ámbito naval, para el envío de mensajes en código Morse entre los buques y tierra o entre buques.

Actualmente, la radio toma muchas otras formas, incluyendo redes inalámbricas, comunicaciones móviles de todo tipo, así como la radiodifusión.

Antes de la llegada de la televisión, la radiodifusión comercial incluía no solo noticias y música, sino dramas, comedias, shows de variedades, concursos y muchas otras formas de entretenimiento, siendo la radio el único medio de representación dramática que solamente utilizaba el sonido.

Otros usos de la radio

• Audio
  • La forma más antigua de radiodifusión de audio fue la radiotelegrafía marina, ya mínimamente utilizada. Una onda continua (CW), era conmutada on-off por un manipulador para crear código Morse, que se oía en el receptor como un tono intermitente.
  • Música y voz mediante radio en modulación de amplitud (AM).
  • Música y voz, con una mayor fidelidad que la AM, mediante radio en modulación de frecuencia (FM).
  • Música, voz y servicios interactivos con el sistema de radio digital DAB empleando multiplexación en frecuencia OFDM para la transmisión física de las señales.
  • Servicios RDS, en subbanda de FM, de transmisión de datos que permiten transmitir el nombre de la estación y el título de la canción en curso, además de otras informaciones adicionales.
  • Transmisiones de voz para marina y aviación utilizando modulación de amplitud en la banda de VHF.
  • Servicios de voz utilizando FM de banda estrecha en frecuencias especiales para policía, bomberos y otros organismos estatales.
  • Servicios civiles y militares en alta frecuencia (HF) en la banda de Onda Corta, para comunicación con barcos en alta mar y con poblaciones o instalaciones aisladas y a muy largas distancias.
  • Sistemas telefónicos celulares digitales para uso cerrado (policía, defensa, ambulancias, etc). Distinto de los servicios públicos de telefonía móvil.
• Telefonía
• Vídeo
• Navegación
• Radar
• Servicios de emergencia
• Transmisión de datos por radio digital
• Calentamiento
• Fuerza mecánica
• Comunicaciones:
  • radionavegación
  • radiodifusión AM y FM
  • televisión
  • radionavegación aérea
  • radioaficionados
• Metalúrgica:
  • templado de metales
  • soldaduras
• Alimenticia: esterilización de alimentos
• Medicina:
  • Implante Coclear
  • diatermia
• Otros

Simbología

Podemos encontrar una simbología estándar para identificar los circuitos en RF y microondas.

Amplificador . Sirve para amplificar las señales que se aplican a la entrada. El símbolo de un amplificador es el siguiente.

Archivo:Amplificador.jpg Amplificador variable

Antena . Dispositivo cuya función es emitir o recibir ondas electromagnéticas del o hacia el espacio. Su símbolo es el siguiente:

Antena

Filtro pasabandas . Un filtro pasabanda ideal presenta una banda de paso entre dos frecuencias de corte, de forma que en este rango de frecuencias la señal no se ve atenuada. En cambio si el valor de frecuencia se encuentra por debajo del límite inferior fl de dicha banda o por encima del límite superior fh la señal se atenúa.

Archivo:Filtro pasa banda.JPG Filtro pasa bandas

Filtro pasa-altas . Los filtros pasa-altas son circuitos que atenúan todas las señales cuya frecuencia está por debajo de una frecuencia de corte específica ωc y pasa todas aquellas señales cuya frecuencia es superior a la frecuencia de corte. Es decir, el filtro pasa altas funciona en la forma contraria al filtro pasa bajas.

Filtro pasa altas

Filtro pasa-bajas . Es el filtro cuyo funcionamiento es el siguiente; permite el paso de señales de frecuencias desde 0 Hertz hasta una frecuencia f1 y de esa frecuencia en adelante no permite paso de señal.

Filtro pasa bajas

Generador de señal . Circuito que tiene la función de generar las señales necesarias para la operación de los sistemas de microondas. Generalmente la fuente de la señal es un oscilador. La figura muestra un esquemático típico de un oscilador.

Generador de señal

Atenuadores. Circuitos cuya función es reducir el nivel de potencia de la señal en un valor determinado. Típicamente se forman de resistencias en formación π o delta (Δ). Como se muestra en la siguiente figura.

Atenuador fijo

Atenuador variable

Divisor de potencia (splitter). Circuito que tiene la función de recibir una señal y dividir su potencia en dos o más salidas. Normalmente se forma de transformadores balanceados.

Divisor o splitter

Conmutador (switch). Circuito cuya función consiste en seleccionar y conectar, de dos o más entradas una salida.

Conmutador

Circulador. Es un conmutador rotativo que conecta una o varias entradas a una o varias salidas. Se usa típicamente en radares.

Circulador

Duplexer. Filtro de dos bandas en un mismo circuito, para seleccionar dos bandas de frecuencias a la vez. Por ejemplo, las frecuencias “fordward” y las frecuencias de reversa en los sistemas de cable.

Duplexer

Bandas de frecuencia destacadas

General

Frecuencias de radiodifusión y televisión en España:

• Radio AM = 526,5 kHz - 1606,5 kHz (MF)
• TV Banda I (Canales 2 - 4) = 47 MHz - 68 MHz (VHF)
• Radio FM Banda II = 87,5 MHz - 108 MHz (VHF)
• TV Banda III (Canales 5 - 11) = 174 MHz - 220 MHz (VHF)
• TV Bandas IV y V (Canales 21 - 69) = 470 MHz - 861 MHz (UHF)

Frecuencias de uso libre por el público

• PMR 446 (Región 1, Europa y África)
• FRS (Estados Unidos y otros países de América)

Frecuencias de radioaficionados

El rango de frecuencias permitido a los radioaficionados varían según el país y la región del territorio de ese país. Las señaladas aquí son las bandas más comunes, identificadas por su longitud de onda:

Radioastronomía

Muchos de los objetos astronómicos emiten en radiofrecuencia. En algunos casos en rangos anchos y en otros casos centrados en una frecuencia que se corresponde con una línea espectral,​ por ejemplo:

• Línea de HI o hidrógeno atómico. Centrada en 1,4204058 GHz.
• Línea de CO (transición rotacional 1-0) asociada al hidrógeno molecular. Centrada en 115,271 GHz.

Microondas totty US

Banda	Rango de frecuencia	Origen del nombre
Banda I	hasta 0,2 GHz
Banda G	0,2 a 0,25 GHz
Banda P	0,25 a 0,5 GHz	Previous, dado que los primeros rádares del Reino Unido utilizaron esta banda, pero luego pasaron a frecuencias más altas
Banda L / LW	0,5 a 1,5 GHz	Long wave (Onda larga)
Banda S / SW	2 a 4 GHz	Short wave (Onda corta)
Banda C	4 a 8 GHz	Compromiso entre S y X
Banda X	8 a 12 GHz	Usada en la II Guerra Mundial por los sistemas de control de fuego, X de cruz (como la cruz de la retícula de puntería)
Banda Ku	12 a 18 GHz	Kurz-under (bajo la corta)
Banda K	18 a 26 GHz	Alemán Kurz (corta)
Banda Ka	26 a 40 GHz	Kurz-above (sobre la corta)
Banda V	40 a 75 GHz	Very high frequency (Muy alta frecuencia)
Banda W	75 a 111 GHz	W sigue a V en el alfabeto

UE, OTAN

Banda	Rango de frecuencia
Banda A	hasta 0,25 GHz
Banda B	0,25 a 0,5 GHz
Banda C	0,5 a 1 GHz
Banda D	1 a 2 GHz
Banda E	2 a 3 GHz
Banda F	3 a 4 GHz
Banda G	4 a 6 GHz
Banda H	6 a 8 GHz
Banda I	8 a 10 GHz
Banda J	10 a 20 GHz
Banda K	20 a 40 GHz
Banda L	40 a 60 GHz
Banda M	60 a 100 GHz

Tecnologías RF

Al inicio, la tecnología de microondas, fue construyendo dispositivos de guía de onda: llamados "fontaneros". Luego surgió una tecnología híbrida.

• Circuito integrado de microondas (MIC en inglés)

Para que luego los componentes discretos se construyeran en el mismo sustrato que las líneas de transmisión. La producción en masa y los dispositivos compactos.

• Tecnologias MMIC

Pero existen algunos casos en los que no son posibles los dispositivos monolíticos, en esos casos, hoy en día gadgets.

• RFIC y sus aplicaciones.

Curiosidades

Los campos electromagnéticos naturales son más fuertes en frecuencias inferiores al límite de 100 kHz. El campo eléctrico estático de la tierra alcanza valores de 100 V/m en condiciones de buen tiempo en la capa de aire próxima al suelo. La presencia de nubes de tormenta incrementa la tensión del campo y las descargas eléctricas naturales producen una radiación de banda ancha centrada en los 10 kHz. En la gama de RF y microondas recibimos radiación del sol y las estrellas pero en magnitud de 10 pW/ cm²

La densidad de potencia de las fuentes naturales cae no linealmente con la frecuencia hasta valores inferiores a 10-22 uW/cm2.MHz sobre los 10 MHz, siendo la irradiancia más alta en la noche que durante el día.

Enlaces externos

• Campos de radiofrecuencia, apartado del dossier de GreenFacts sobre campos electromagnéticos.
• Conversión de frecuencia a longitud de onda y viceversa para ondas de radio y luminosas (en inglés)
• RF and Telecommunication eBooks (en inglés)
• Equipos de radiofrecuencia (en inglés)
• Simulcast, técnica para la mejora de uso del espectro radioeléctrico (en español)

Referencias

Predecesor: —

Radiofrecuencia Lon. de onda: ∞ ← 3×10−1m Frecuencia: 0 ← 109 Hz

Sucesor: Microondas